L'Enzim deubiqüitinant USP25: cerca de substrats i relació estructura-funció

Abstract

[cat] La degradació de proteïnes mitjançant el sistema de les ubiquitines i el proteasoma (UPS) és un procés altament regulat, en el qual diverses famílies enzimàtiques s'encarreguen de la correcte conjugació i deconjugació de molècules d'ubiquitina a un determinat substrat. Una d'aquestes famílies és la dels enzims deubiquitinitzants (DUBs), de la qual se n'han descrit, en humans, més de 90 membres. USP25 (21q11.2) codifica per un enzim deubiquitinitzant i produeix tres isoformes per splicing alternatiu. Una d'elles, generada per la inclusió de l'exó 19a entre el 18 i el 19b, presenta una expressió restringida a múscul esquelètic i cor (USP25m). Mitjançant un assaig de dos híbrids en llevat varem determinar que USP25m interacciona amb una proteïna d'unió a la miosina (MyBPC1), amb l'actina 1 (ACTA1) i amb la filamina C (FLNC). Totes aquestes proteïnes són sarcomèriques, regulen la diferenciació i el manteniment de les cèl.lules musculars i han estat implicades en diverses patologies humanes. Assajos bioquímics realitzats per aprofundir en la rellevància funcional d'aquestes interaccions ens mostren que els nivells de MyBPC1 estan regulats pel proteasoma, i que USP25m és capaç d'abolir seva degradació. En canvi, ACTA1 i FLNC són proteïnes estables, suggerint que la seva interacció amb USP25m està relacionada amb mecanismes reguladors de l'estructura i la funció del sarcòmer, i no amb la seva degradació. USP25 conté tres dominis d'unió a ubiqüitina implicats en el reconeixement de substrats i pot ser modificada per diversos tipus de modificació posttraduccional com la ubiqüitinació, la sumoïlació, la fosforilació i l'acetilació. El fet que sigui una proteïna multimodificada suggereix que la seva activitat enzimàtica ha d'estar finament regulada. Per últim, la sobreexpressió d'USP25 és capaç d'induïr una aturada en el cicle cel·lular, per mecanismes encara desconeguts.

[eng] USP25 is a deubiquitinating enzyme (DUB) that generates a muscle-specific isoform, USP25m, by alternative splicing. USP25m interacts with several sarcomeric proteins, but similarly to most DUBs, the contribution of different protein domains to enzymatic activity and substrate recognition remains to be ascertained. In silico analysis revealed the position of the catalytic signatures and predicted three ubiquitin binding domains (UBDs): one ubiquitin-associated domain (UBA) and 2 ubiquitin-interacting motifs (UIMs). By generating serial and combinatorial deletions of these domains, we analyzed their contribution to USP25m catalytic activity, substrate recognition, subcellular localization, and post-translational modifications, such as ubiquitination and sumoylation. Our results indicate that ablation of these motifs do not abrogate USP25 deubiquitinating activity, neither promoted any significant alteration in subcellular localization of the enzyme nor ubiquitin. However, USP25 UBDs contribute to specific substrate recognition, as interaction with each substrate requires a different combination or number of UBDs, in an additive or synergistic manner. USP25m is sumoylated in vitro and ubiquitinated, although the UBDs are not required for these post-translational modifications. In addition, USP25m is phosphorylated in Tyr, Ser/Thr residues and acetylated. The physiological relevance of all these modifications remains to be ascertained. USP25 overexpression causes cell cycle arrest, most probably at the G1/S transition.